JP2002111105A - Laser diode module device and laser oscillator - Google Patents

Laser diode module device and laser oscillator

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JP2002111105A
JP2002111105A JP2000293486A JP2000293486A JP2002111105A JP 2002111105 A JP2002111105 A JP 2002111105A JP 2000293486 A JP2000293486 A JP 2000293486A JP 2000293486 A JP2000293486 A JP 2000293486A JP 2002111105 A JP2002111105 A JP 2002111105A
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laser
laser diode
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diode module
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JP2000293486A
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Japanese (ja)
Inventor
Hirotaka Koyama
博隆 小山
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Shibaura Mechatronics Corp
Original Assignee
Shibaura Mechatronics Corp
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To prolong the service life of a laser diode by preventing the superheating of the diode by reducing the return light returning to the laser diode from an object to be irradiated, and, at the same time, to improve the conversion efficiency by reducing the loss of exciting light when the laser diode is used as the pumping source of a laser diode-excited solid-state laser. SOLUTION: In a laser diode module device which emits a laser beam toward the object to be irradiated, a mask which is arranged to face the laser outputting surface of the laser diode, transmits the laser beam emitted from the laser outputting surface of the diode and made incident on the object to be irradiated, and intercepts the return light made incident on the mask from the object side toward the laser outputting surface, is provided. The laser diode module includes a module having a plurality of laser diodes(LDs), a laser diode unit(LD unit) which has a plurality of laser oscillators formed on a common chip and simultaneously emits a plurality of laser beams, and an LD stack which is constituted by combining a plurality of such LD units by laminating the units upon another. The module also includes a module composed only of one laser diode.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】この発明は、レーザダイオー
ド励起固体レーザ装置などに用いるレーザダイオードモ
ジュール装置に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a laser diode module device used for a laser diode pumped solid-state laser device and the like.

【0002】[0002]

【従来の技術】レーザダイオード(LD)あるいは複数
のレーザダイオードを一体化したレーザダイオードモジ
ュールが射出するレーザビームを被照射体に導き、この
被照射体に種々の加工を施したり状態の変化を加えたり
することが公知である。例えばNd:YAGレーザに代
表される固体レーザにおいて、励起光源として放電管に
代えてレーザダイオード(LD)を用いることが行われ
ている。
2. Description of the Related Art A laser beam emitted from a laser diode (LD) or a laser diode module in which a plurality of laser diodes are integrated is guided to an object to be irradiated, and the object to be processed is subjected to various processings or changes in state. Is known. For example, in a solid-state laser represented by an Nd: YAG laser, a laser diode (LD) is used as an excitation light source instead of a discharge tube.

【0003】この場合Nd:YAGからなる固体レーザ
媒質(YAGロッド)は冷却チャンバ内に収容され、こ
のチャンバに設けたガラスウィンドウを通してレーザビ
ームがこのチャンバ内に入射される。チャンバ内に入っ
たレーザビームは直接あるいは反射板に反射されて固体
レーザ媒質に入射し、この固体レーザ媒質にドープされ
た活性イオン(Nd3+)を励起する。このように励起さ
れたNd3+イオンのエネルギー準位を利用してレーザ動
作を行うものである。
In this case, a solid-state laser medium (YAG rod) made of Nd: YAG is accommodated in a cooling chamber, and a laser beam enters the chamber through a glass window provided in the cooling chamber. The laser beam entering the chamber enters the solid-state laser medium directly or after being reflected by a reflection plate, and excites active ions (Nd 3+ ) doped in the solid-state laser medium. The laser operation is performed using the energy level of the Nd 3+ ions excited as described above.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】このようにレーザダイ
オードから被照射体の固体レーザ媒質などに導かれたレ
ーザビームは、その全てが固体レーザ媒質に吸収される
ものではなく、その一部は反射光や散乱光となってレー
ザダイオードに戻ることが避けられない。この戻り光、
特にレーザダイオードと同一発振周波数成分の戻り光
は、レーザダイオードを過熱してレーザダイオードの寿
命を短くする原因の1つとなる。またこの戻り光は固体
レーザ媒質に吸収されない光であるから、励起光をロス
していることに他ならず、変換効率が低下する原因とな
る。
The laser beam guided from the laser diode to the solid-state laser medium or the like to be irradiated as described above is not entirely absorbed by the solid-state laser medium, but partially reflected. Returning to the laser diode as light or scattered light is inevitable. This return light,
In particular, return light having the same oscillation frequency component as that of the laser diode is one of the causes of shortening the life of the laser diode by overheating the laser diode. In addition, since this return light is light that is not absorbed by the solid-state laser medium, the return light is nothing but loss of the excitation light and causes a reduction in conversion efficiency.

【0005】この発明はこのような事情に鑑みなされた
ものであり、被照射体からレーザダイオードに戻る戻り
光を減らしてレーザダイオードの過熱を防ぎ、レーザダ
イオードの寿命を長くすることができ、またレーザダイ
オード励起固体レーザの励起光源として用いる場合には
励起光のロスを減らして変換効率を高めることができる
レーザダイオードモジュール装置を提供することを第1
の目的とする。
[0005] The present invention has been made in view of such circumstances, and it is possible to reduce the return light from the object to be irradiated to the laser diode, prevent the laser diode from overheating, and extend the life of the laser diode. A first object of the present invention is to provide a laser diode module device that can reduce the loss of pump light and increase conversion efficiency when used as a pump light source of a laser diode pumped solid-state laser.
The purpose of.

【0006】またこのレーザダイオードモジュール装置
を用いたレーザ発振器を提供することを第2の目的とす
る。
A second object is to provide a laser oscillator using the laser diode module device.

【0007】[0007]

【発明の構成】この発明によれば第1の目的は、被照射
体に向かってレーザビームを射出するレーザダイオード
モジュール装置において、レーザダイオードのレーザ出
力面に対向して配置され、レーザ出力面から射出されて
前記被照射体に入射するレーザビームを通しかつ被照射
体側からレーザ出力面に向かって入射する戻り光を遮蔽
するマスクを備えることを特徴とするレーザダイオード
モジュール装置、により達成される。
According to the present invention, a first object is to provide a laser diode module device for emitting a laser beam toward an object to be irradiated, the laser diode module device being disposed so as to face a laser output surface of a laser diode, and from the laser output surface. The present invention is achieved by a laser diode module device including a mask that passes a laser beam that is emitted and enters the object to be irradiated and blocks return light that is incident from the object to be irradiated toward a laser output surface.

【0008】ここでレーザダイオードモジュールは、複
数のレーザダイオード(LD)を有するもの、複数のレ
ーザ発振器を共通チップ上に形成し複数のレーザビーム
を同時に射出するレーザダイオードユニット(LDユニ
ット)、このようなLDユニットを複数積層し組合せた
LDスタック、を含む。また1つのレーザダイオードだ
けからなるものも含む。被照射体はチャンバに収容した
固体レーザ媒質とすることができ、この場合はチャンバ
に設けたガラスウィンドウを通してレーザビームをチャ
ンバ内に入射する。
Here, the laser diode module has a plurality of laser diodes (LD), a laser diode unit (LD unit) in which a plurality of laser oscillators are formed on a common chip and a plurality of laser beams are emitted simultaneously. And an LD stack in which a plurality of LD units are stacked and combined. Also, a laser diode including only one laser diode is included. The object to be irradiated can be a solid-state laser medium housed in a chamber, in which case a laser beam enters the chamber through a glass window provided in the chamber.

【0009】マスクはLDが射出するレーザビームを通
す開口部と、この開口部以外を遮光部として、この遮光
部では少なくともレーザ発振波長とほぼ同波長の光を反
射することにより、戻り光を被照射体(チャンバあるい
は固体レーザ媒質など)に再び戻して励起光として利用
することができる。遮光部は金メッキなどのメッキ処理
を施すことにより形成することができる。この場合マス
クは開口部を除いて透明ガラス板の少なくとも一方の面
に金メッキや遮光インクの塗布などの遮光処理を施すこ
とにより形成することができる。
The mask has an opening through which the laser beam emitted from the LD passes, and a light-shielding portion other than the opening. The light-shielding portion reflects at least light having substantially the same wavelength as the laser oscillation wavelength, thereby receiving return light. It can be returned to the irradiation body (chamber or solid laser medium, etc.) again and used as excitation light. The light shielding portion can be formed by performing a plating process such as gold plating. In this case, the mask can be formed by subjecting at least one surface of the transparent glass plate to a light-shielding process such as gold plating or application of a light-shielding ink except for the opening.

【0010】マスクの開口部は、非透光性の板に形成し
た貫通孔やスリットであってもよい。貫通孔やスリット
はLD(あるいはLDチップ)から被照射体に向かって
拡径するテーパ状としてもよい。またこれら貫通孔やス
リットには、レーザビームの広がり角を絞るレンズ(凸
レンズ)を取付けることができる。
The opening of the mask may be a through hole or a slit formed in a non-translucent plate. The through holes and slits may be tapered so that the diameter increases from the LD (or LD chip) toward the irradiation target. A lens (convex lens) that narrows the spread angle of the laser beam can be attached to these through holes and slits.

【0011】このレンズを取付けることによりレーザビ
ームが被照射体に入射する角度の広がりが小さくなり、
レーザビームのロスが少なくなって利用効率が向上す
る。例えば貫通孔にはマイクロレンズ、ボール状レンズ
を固定する。またスリットにはシリンドリカルレンズを
固定する。レンズはフレネルレンズであってもよく、こ
の場合は遮光部とこのフレネルレンズとを同一処理で形
成することが可能である。
By attaching this lens, the spread of the angle at which the laser beam enters the object to be irradiated is reduced,
Laser beam loss is reduced and utilization efficiency is improved. For example, a micro lens and a ball-shaped lens are fixed in the through hole. A cylindrical lens is fixed to the slit. The lens may be a Fresnel lens, and in this case, the light shielding portion and the Fresnel lens can be formed by the same process.

【0012】マスクの取付位置はLD(LDチップ)と
被照射体の間だけでなく、被照射体内であってもよい。
またチャンバのガラスウィンドウとマスクを一体化し
て、ガラスウィンドウ自身をマスクとしてもよい。さら
にマスクはレーザ出力面に取付けてレーザダイオードモ
ジュールと一体化してもよい。
The mounting position of the mask may be not only between the LD (LD chip) and the irradiation target, but also inside the irradiation target.
Further, the glass window of the chamber and the mask may be integrated, and the glass window itself may be used as the mask. Further, the mask may be attached to the laser output surface and integrated with the laser diode module.

【0013】レーザダイオードが射出するレーザビーム
を直線偏光として、マスクをこのレーザビームを通す偏
光面を持つ偏光板としてもよい。この場合マスク全体を
同一偏光面を有するように偏光処理すればよいから、マ
スクの作成が極めて簡単である。
The laser beam emitted from the laser diode may be linearly polarized, and the mask may be a polarizing plate having a polarization plane through which the laser beam passes. In this case, since the entire mask may be subjected to a polarization process so as to have the same polarization plane, it is extremely easy to form the mask.

【0014】この発明によれば第2の目的は、レーザ媒
質と、このレーザ媒質に対して励起光を照射する励起光
源と、前記レーザ媒質の各端面側にそれぞれ設けられた
全反射鏡および出力鏡とを有するレーザ発振器におい
て、前記励起光源として請求項1〜12のいずれかのレ
ーザダイオードモジュール装置を用いることを特徴とす
るレーザ発振器、により達成される。
According to the present invention, a second object is to provide a laser medium, an excitation light source for irradiating the laser medium with excitation light, a total reflection mirror provided on each end face side of the laser medium, and an output light. A laser oscillator having a mirror, wherein the laser diode module device according to any one of claims 1 to 12 is used as the excitation light source.

【0015】すなわちレーザ媒質をレーザダイオードモ
ジュール装置により励起するものである。この場合レー
ザダイオードモジュール装置は、レーザ媒質の側方から
レーザを照射する横励起型(側面励起方式)として用い
るのが望ましい。
That is, the laser medium is excited by the laser diode module device. In this case, the laser diode module device is desirably used as a lateral excitation type (side excitation type) in which laser is irradiated from the side of the laser medium.

【0016】しかしレーザ媒質の軸方向の一端を全反射
鏡とし、レーザダイオードモジュール装置が射出するレ
ーザを集光レンズ系を通してこの全反射鏡の端面からレ
ーザ媒質内に入射させる端面励起方式であってもよい。
この場合には全反射鏡はレーザダイオードモジュール装
置の出力レーザの波長に対しては透過率が大きく、レー
ザ媒質が出力するレーザの波長に対しては反射率が大き
くなるものを用いる。
However, there is an end face excitation system in which one end in the axial direction of the laser medium is a total reflection mirror, and a laser emitted from the laser diode module device is made to enter the laser medium from an end face of the total reflection mirror through a condenser lens system. Is also good.
In this case, a total reflection mirror having a large transmittance for the wavelength of the output laser of the laser diode module device and a large reflectance for the wavelength of the laser output from the laser medium is used.

【0017】[0017]

【実施態様】図1は本発明の一実施態様であるLD励起
固体レーザ装置の概念図、図2はそのLDモジュール装
置を示す図、図3はそのレーザビームの光軸を含むチャ
ンバの断面図である。
1 is a conceptual diagram of an LD-pumped solid-state laser device according to an embodiment of the present invention, FIG. 2 is a diagram showing the LD module device, and FIG. 3 is a cross-sectional view of a chamber including the optical axis of the laser beam. It is.

【0018】図1において符号10はNd:YAGなど
の固体レーザ媒質(YAGロッド)であり、断面円形の
ロッド状である。この固体レーザ媒質は図3に示す形状
の冷却用チャンバ12に収容されている。チャンバ12
内には固体レーザ媒質10の長手方向に沿って長い断面
U字状の反射板14が取付けられ、チャンバ12の一側
面にはこの反射板14に対向するガラスウィンドウ16
が取付けられている。反射板14とガラスウィンドウ1
6とで囲まれる空間は冷却液流路18となり、固体レー
ザ媒質10はこの冷却液流路18内の冷却液に浸されて
いる。
In FIG. 1, reference numeral 10 denotes a solid-state laser medium (YAG rod) such as Nd: YAG, which has a rod shape with a circular cross section. This solid-state laser medium is accommodated in a cooling chamber 12 having the shape shown in FIG. Chamber 12
A reflector 14 having a U-shaped cross section that is long along the longitudinal direction of the solid-state laser medium 10 is mounted in the inside, and a glass window 16 facing the reflector 14 is provided on one side of the chamber 12.
Is installed. Reflector 14 and glass window 1
The space surrounded by 6 is a cooling liquid flow path 18, and the solid-state laser medium 10 is immersed in the cooling liquid in the cooling liquid flow path 18.

【0019】図1で20はレーザダイオード(LD)モ
ジュール装置であり、LDモジュール22とマスク24
とで形成される。LDモジュール22のレーザ出力面2
6はチャンバ12のガラスウィンドウ16に対向してい
る。マスク24はこのレーザ出力面26とガラスウィン
ドウ16との間に位置する。この実施態様におけるLD
モジュール22は、固体レーザ媒質10の光軸10Aに
沿って複数のLDを有するものであり、このLDモジュ
ール22はこの光軸10Aを含む平面に沿い光軸10A
にほぼ直交する複数本のレーザビーム28を射出する。
In FIG. 1, reference numeral 20 denotes a laser diode (LD) module device, which includes an LD module 22 and a mask 24.
And formed. Laser output surface 2 of LD module 22
6 faces the glass window 16 of the chamber 12. The mask 24 is located between the laser output surface 26 and the glass window 16. LD in this embodiment
The module 22 has a plurality of LDs along the optical axis 10A of the solid-state laser medium 10, and the LD module 22 has an optical axis 10A along a plane including the optical axis 10A.
A plurality of laser beams 28 that are substantially orthogonal to are emitted.

【0020】マスク24は図3に示すように、耐熱性を
もった不透明な板にレーザビーム28が通る開口部30
を形成したものである。すなわちマスク24は、開口部
30とその周囲の遮光部32とを持つ。開口部30はL
Dモジュール22側からガラスウィンドウ16側に向っ
て拡径するテーパ状に形成された円錐形の小孔であり、
これらの開口部30はLDモジュール22を構成する個
々のLDの発光部位にほぼ一致するように位置決めされ
ている。
As shown in FIG. 3, the mask 24 has an opening 30 through which a laser beam 28 passes through an opaque plate having heat resistance.
Is formed. That is, the mask 24 has an opening 30 and a light-shielding portion 32 around the opening. Opening 30 is L
It is a conical small hole formed in a tapered shape that expands in diameter from the D module 22 side toward the glass window 16 side.
These openings 30 are positioned so as to substantially coincide with the light emitting portions of the individual LDs constituting the LD module 22.

【0021】このマスク24とガラスウィンドウ16と
の間には、レーザビーム28の広がり角を絞るレンズ3
4が取付けられている。このレンズ34は例えばシリン
ドリカルレンズ(凸レンズ)とすることができるが、開
口部30ごとに別々に凸形のマイクロレンズあるいは球
形のレンズを取り付けてもよい。レンズ34はフレネル
レンズであってもよい。フレネルレンズとする場合は、
透明ガラス板にフォトレジストを用いるフォトプロセス
を適用することにより、開口部30のフレネルレンズと
遮光部32とを同一工程で形成することが可能である。
A lens 3 for narrowing the spread angle of the laser beam 28 is provided between the mask 24 and the glass window 16.
4 are attached. The lens 34 may be, for example, a cylindrical lens (convex lens), but a convex microlens or a spherical lens may be separately attached to each opening 30. Lens 34 may be a Fresnel lens. When using a Fresnel lens,
By applying a photo process using a photoresist to a transparent glass plate, the Fresnel lens of the opening 30 and the light shielding portion 32 can be formed in the same step.

【0022】このように構成されたLDモジュール装置
20において、LDモジュール22から射出されるレー
ザビーム28はマスク24の開口部30を通って、レン
ズ34に入る。レーザビーム28はレンズ34でその広
がり角が絞られ、ガラスウィンドウ16を通ってチャン
バ12内に入り、効率良く固体レーザ媒質10に入射す
る。このためレーザビーム28のロスが減る。
In the LD module device 20 configured as described above, the laser beam 28 emitted from the LD module 22 passes through the opening 30 of the mask 24 and enters the lens 34. The spread angle of the laser beam 28 is reduced by the lens 34, enters the chamber 12 through the glass window 16, and efficiently enters the solid-state laser medium 10. Therefore, the loss of the laser beam 28 is reduced.

【0023】またチャンバ12内に入ったレーザビーム
28の一部は、固体レーザ媒質10の表面や反射板14
で反射されて散乱光となり、ガラスウィンドウ16を逆
方向に通る。この散乱光はマスク24に到達し、マスク
24の遮光部32で遮光される。このため散乱光がLD
モジュール22に入射することが防止され、レーザダイ
オードを過熱から守り、その寿命が縮むおそれを少くな
る。
A part of the laser beam 28 entering the chamber 12 is reflected on the surface of the solid-state laser medium 10 or the reflector 14.
And becomes scattered light, and passes through the glass window 16 in the opposite direction. This scattered light reaches the mask 24 and is shielded by the light shielding portion 32 of the mask 24. Therefore, the scattered light is
This prevents the laser diode from being incident on the module 22, protects the laser diode from overheating, and reduces the risk of shortening its life.

【0024】一方このマスク24の遮光部32で遮光さ
れた散乱光は、再びレンズ34、ガラスウィンドウ16
を通ってチャンバ12内に導かれる。このようにしてチ
ャンバ12に戻った散乱光の一部は再び固体レーザ媒質
10に入射し、励起光として利用される。このため励起
光のロスが少くなり、変換効率が高くなる。
On the other hand, the scattered light shielded by the light shielding portion 32 of the mask 24 is again transmitted to the lens 34 and the glass window 16.
Through the chamber 12. Part of the scattered light that has returned to the chamber 12 in this way enters the solid-state laser medium 10 again and is used as excitation light. Therefore, the loss of the excitation light is reduced, and the conversion efficiency is increased.

【0025】図1において40は全反射鏡、42は出力
鏡であり、これらは固体レーザ媒質10の両端面に対向
している。出力鏡42の光反射率は全反射鏡40より僅
かに小さい。44はLDモジュール22を駆動するため
のドライバ回路、46はその制御回路である。LDモジ
ュール22が出力する励起光は固体レーザ媒質10に含
まれた動作物質(Ndイオン)を光ポンピングして、動
作物質のエネルギー順位間に反転分布状態を創り出す。
そして全反射鏡40と出力鏡42との条件が満たされる
とレーザ発振が起こり、レーザビームすなわちレーザ発
振出力48が出力される。
In FIG. 1, reference numeral 40 denotes a total reflection mirror, and reference numeral 42 denotes an output mirror, which face both end faces of the solid-state laser medium 10. The light reflectance of the output mirror 42 is slightly smaller than that of the total reflection mirror 40. 44 is a driver circuit for driving the LD module 22, and 46 is a control circuit thereof. The pumping light output from the LD module 22 optically pumps the working material (Nd ions) contained in the solid-state laser medium 10 to create a population inversion between the energy levels of the working material.
When the conditions of the total reflection mirror 40 and the output mirror 42 are satisfied, laser oscillation occurs, and a laser beam, that is, a laser oscillation output 48 is output.

【0026】図1で50は冷却装置であり、チャンバ1
2の冷却液流路18(図3)やLDモジュール22に冷
却液を流し、これらを冷却する。以上説明した実施態様
では、マスク24はLDモジュール22とレンズ34と
の間に設けているが(図3)、マスク24の位置はここ
に限られない。
In FIG. 1, reference numeral 50 denotes a cooling device,
The cooling liquid is supplied to the second cooling liquid flow path 18 (FIG. 3) and the LD module 22 to cool them. In the embodiment described above, the mask 24 is provided between the LD module 22 and the lens 34 (FIG. 3), but the position of the mask 24 is not limited to this.

【0027】例えば図3に示すレンズ34の位置P1
レンズ34とガラスウィンドウ16の間の位置P2、ガ
ラスウィンドウ16の位置P3、あるいはガラスウィン
ドウ16と固体レーザ媒質10の間の位置P4などであ
ってもよい。位置P3の場合は、ガラスウィンドウ16
に直接遮光部32の処理を施してもよいし、他のマスク
24をこのガラスウィンドウ16に接着してもよい。
For example, the position P 1 of the lens 34 shown in FIG.
The position may be a position P 2 between the lens 34 and the glass window 16, a position P 3 of the glass window 16, or a position P 4 between the glass window 16 and the solid-state laser medium 10. For the position P 3, the glass window 16
The processing of the light shielding portion 32 may be performed directly, or another mask 24 may be bonded to the glass window 16.

【0028】[0028]

【他の実施態様】図4は他の実施態様を示すチャンバお
よびLDモジュール装置の断面図である。この実施態様
はLDモジュール装置20Aとチャンバ12Aとを結合
して一体化したものである。すなわちLDモジュール2
2Aのレーザ出力面26Aをチャンバ12Aの側面から
冷却液流路18A内に進入させると共に、このレーザ出
力面26Aの前面にガラスウィンドウ16Aを兼ねるマ
スク24Aを配置したものである。なおこのマスク24
Aには、LDモジュール22Aが出力するレーザビーム
を通す開口部と、この開口部以外の遮光部とが形成され
ているのは勿論である。
FIG. 4 is a sectional view of a chamber and an LD module device showing another embodiment. In this embodiment, the LD module device 20A and the chamber 12A are combined and integrated. That is, LD module 2
The laser output surface 26A of 2A enters the coolant flow path 18A from the side surface of the chamber 12A, and a mask 24A serving also as a glass window 16A is disposed in front of the laser output surface 26A. This mask 24
Of course, A has an opening through which the laser beam output from the LD module 22A passes, and a light-shielding portion other than this opening.

【0029】この実施態様によれば装置の小型化が図れ
る。なおLDモジュール22Aが射出するレーザビーム
を効率良く固体レーザ媒質10Aに当てるためには、マ
スク24Aにレンズを固定したりフレネルレンズを形成
しておくことが可能である。
According to this embodiment, the size of the apparatus can be reduced. In order to efficiently apply the laser beam emitted from the LD module 22A to the solid-state laser medium 10A, it is possible to fix a lens to the mask 24A or to form a Fresnel lens.

【0030】[0030]

【他の実施態様】図5〜9を用いてマスクの他の実施態
様を説明する。図5に示すマスク24Bは、透明なガラ
ス基板に開口部30Bを除いて金属膜を形成することに
より遮光部32Bとしたものである。この金属膜は、L
Dモジュール22が出力するレーザビーム28の発振波
長とほぼ同一波長の光を反射する厚さとした金メッキ
層、金の蒸着膜、金属フイルムなどで形成することがで
きる。
Other Embodiments Another embodiment of the mask will be described with reference to FIGS. The mask 24B shown in FIG. 5 has a light shielding portion 32B formed by forming a metal film on a transparent glass substrate except for the opening 30B. This metal film is L
It can be formed of a gold plating layer, a gold vapor deposition film, a metal film, or the like having a thickness that reflects light having a wavelength substantially the same as the oscillation wavelength of the laser beam 28 output from the D module 22.

【0031】図6に示すマスク24Cは、不透明な基板
にレーザビーム28が通るスリットを形成し、このスリ
ットを開口部30Cとしたものである。この場合は不透
明な基板自身が遮光部32Cとなる。
The mask 24C shown in FIG. 6 is formed by forming a slit through which a laser beam 28 passes on an opaque substrate, and using the slit as an opening 30C. In this case, the opaque substrate itself becomes the light shielding portion 32C.

【0032】図7のマスク24Dは、図6に示したマス
ク24Cにレンズ34Dを取付けたものである。すなわ
ちスリットからなる開口部30Dにシリンドリカルレン
ズ34Dを貼り付けて固定した。なお図7の(A)はマ
スク24Dの斜視図、(B)はその側断面図である。こ
の実施態様によれば図1〜3に示したレンズ34をマス
ク24Dに一体化することができるから、装置の小型化
に適する。
The mask 24D shown in FIG. 7 is obtained by attaching a lens 34D to the mask 24C shown in FIG. That is, the cylindrical lens 34D was attached and fixed to the opening 30D formed by the slit. 7A is a perspective view of the mask 24D, and FIG. 7B is a side sectional view thereof. According to this embodiment, since the lens 34 shown in FIGS. 1 to 3 can be integrated with the mask 24D, it is suitable for miniaturization of the apparatus.

【0033】図8のマスク24Eは、前記図2,3に示
したマスク24と同様に開口部30Eとなる小孔を形成
し、その周囲を遮光部32Eとするものであり、この開
口部30E内に円形のレンズ34Eを装填したものであ
る。このレンズ34Eはマイクロレンズ、ボール状レン
ズであってもよい。この実施態様によれば図7のものと
同様に装置の小型化が図れる。
The mask 24E of FIG. 8 has a small hole which becomes an opening 30E similarly to the mask 24 shown in FIGS. 2 and 3, and its periphery is a light shielding portion 32E. Inside, a circular lens 34E is loaded. This lens 34E may be a micro lens or a ball lens. According to this embodiment, the size of the apparatus can be reduced as in the case of FIG.

【0034】図9に示すマスク24Fは偏光板で形成し
たものである。この場合には、LDモジュール22が出
力するレーザビーム28Fは直線偏光とし、偏光板24
Fの偏光面をこのレーザビーム28Fの偏向方向に一致
させるものである。図9で矢印←→は偏向方向を示す。
レーザビーム28Fは図1,3,4に示したチャンバ1
2,12Aに入射し、反射を繰り返して反射光あるいは
散乱光となるが、反射や散乱を繰り返すことによって偏
向方向が変化し、マスク24Fを逆方向に通る光量は著
しく減少する。
The mask 24F shown in FIG. 9 is formed by a polarizing plate. In this case, the laser beam 28F output from the LD module 22 is linearly polarized,
The polarization plane of F is made to coincide with the deflection direction of the laser beam 28F. In FIG. 9, the arrow ← → indicates the direction of deflection.
The laser beam 28F is applied to the chamber 1 shown in FIGS.
2, 12A, and is repeatedly reflected to become reflected light or scattered light. By repeating reflection and scattering, the deflection direction is changed, and the amount of light passing through the mask 24F in the opposite direction is significantly reduced.

【0035】[0035]

【発明の効果】請求項1〜12の発明は以上のように、
被照射体からレーザダイオードに戻る戻り光をマスクに
よって遮蔽するものであるから、レーザダイオードがこ
の戻り光によって過熱され、レーザダイオードの寿命が
短くなったりするのを防ぐことができる。また戻り光は
このマスクによって再び被照射体に戻して有効利用する
ことにより、レーザビームのロスを減らして効率を向上
させることができる。
The invention of claims 1 to 12 is as described above.
Since the return light returning from the irradiation target to the laser diode is shielded by the mask, it is possible to prevent the laser diode from being overheated by the return light and shortening the life of the laser diode. In addition, the return light is returned to the object to be irradiated again by the mask and is effectively used, so that the loss of the laser beam can be reduced and the efficiency can be improved.

【0036】また請求項13の発明によれば、このレー
ザダイオードモジュール装置を励起光源とするレーザ発
振器が得られる。
According to the thirteenth aspect of the present invention, a laser oscillator using the laser diode module device as an excitation light source can be obtained.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の一実施態様であるLD励起固体レーザ
装置の概念図
FIG. 1 is a conceptual diagram of an LD-pumped solid-state laser device according to an embodiment of the present invention.

【図2】そのLDモジュール装置を示す図FIG. 2 is a diagram showing the LD module device.

【図3】チャンバの断面図FIG. 3 is a sectional view of a chamber.

【図4】他の実施態様を示す断面図FIG. 4 is a cross-sectional view showing another embodiment.

【図5】マスクの他の実施態様を示す図FIG. 5 shows another embodiment of the mask.

【図6】マスクの他の実施態様を示す図FIG. 6 shows another embodiment of the mask.

【図7】マスクの他の実施態様を示す図FIG. 7 is a view showing another embodiment of the mask;

【図8】マスクの他の実施態様を示す図FIG. 8 is a view showing another embodiment of the mask.

【図9】マスクの他の実施態様を示す図FIG. 9 shows another embodiment of the mask.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

10、10A 固体レーザ媒質 12、12A チャンバ 14、14A 反射板 16、16A ガラスウィンドウ 20、20A LDモジュール装置 22、22A LDモジュール 24、24A〜E マスク 26 レーザ出力面 28、28F レーザビーム 30、30B〜E 開口部 32、32B〜E 遮光部 34、34D、34E レンズ 10, 10A solid laser medium 12, 12A chamber 14, 14A reflector 16, 16A glass window 20, 20A LD module device 22, 22A LD module 24, 24A to E mask 26 laser output surface 28, 28F laser beam 30, 30B to E opening part 32, 32B-E light shielding part 34, 34D, 34E lens

Claims (13)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 被照射体に向かってレーザビームを射出
するレーザダイオードモジュール装置において、 レーザダイオードのレーザ出力面に対向して配置され、
レーザ出力面から射出されて前記被照射体に入射するレ
ーザビームを通しかつ被照射体側からレーザ出力面に向
かって入射する戻り光を遮蔽するマスクを備えることを
特徴とするレーザダイオードモジュール装置。
1. A laser diode module device for emitting a laser beam toward an object to be irradiated, wherein the laser diode module device is arranged to face a laser output surface of the laser diode,
A laser diode module device, comprising: a mask for passing a laser beam emitted from a laser output surface and entering the object to be irradiated, and for shielding return light incident from the object side toward the laser output surface.
【請求項2】 被照射体は、チャンバに収容した固体レ
ーザ媒質であり、レーザダイオードが射出するレーザビ
ームはこのチャンバに設けたガラスウィンドウを通して
前記固体レーザ媒質に入射する請求項1のレーザダイオ
ードモジュール装置。
2. The laser diode module according to claim 1, wherein the object to be irradiated is a solid-state laser medium housed in a chamber, and a laser beam emitted from a laser diode enters the solid-state laser medium through a glass window provided in the chamber. apparatus.
【請求項3】 マスクは、レーザ出力面から射出される
レーザを遮蔽しない大きさの開口部と、この開口部を除
きレーザ発振波長とほぼ同波長の光を反射する遮光部と
を有する請求項1または2のレーザダイオードモジュー
ル装置。
3. The mask has an opening having a size that does not block laser light emitted from the laser output surface, and a light-shielding portion that reflects light having substantially the same wavelength as the laser oscillation wavelength except for the opening. 1 or 2 laser diode module device.
【請求項4】 マスクは、開口部を除いて透明ガラス板
の少なくとも一方の面に遮光処理が施されている請求項
3のレーザダイオードモジュール装置。
4. The laser diode module device according to claim 3, wherein the mask has a light-shielding treatment applied to at least one surface of the transparent glass plate except for the opening.
【請求項5】 マスクの開口部は貫通孔またはスリット
で形成されている請求項1〜3のいずれかのレーザダイ
オードモジュール装置。
5. The laser diode module device according to claim 1, wherein the opening of the mask is formed by a through hole or a slit.
【請求項6】 開口部にはレーザダイオードから射出さ
れるレーザビームの広がり角を絞るレンズが取付けられ
ている請求項5のレーザダイオードモジュール装置。
6. The laser diode module device according to claim 5, wherein a lens for narrowing a spread angle of a laser beam emitted from the laser diode is attached to the opening.
【請求項7】 請求項4において、マスクの開口部には
フレネルレンズが形成されているレーザダイオードモジ
ュール装置。
7. The laser diode module device according to claim 4, wherein a Fresnel lens is formed in the opening of the mask.
【請求項8】 マスクはチャンバのガラスウィンドウと
レーザ出力面との間に配設される請求項2〜7のいずれ
かのレーザダイオードモジュール装置。
8. The laser diode module device according to claim 2, wherein the mask is disposed between the glass window of the chamber and the laser output surface.
【請求項9】 マスクはチャンバ内に配設されている請
求項2〜7のいずれかのレーザダイオードモジュール装
置。
9. The laser diode module device according to claim 2, wherein the mask is provided in the chamber.
【請求項10】 マスクはガラスウィンドウに一体化さ
れている請求項2〜7のいずれかのレーザダイオードモ
ジュール装置。
10. The laser diode module device according to claim 2, wherein the mask is integrated with the glass window.
【請求項11】 マスクはレーザ出力面に設けられてい
る請求項2〜7のいずれかのレーザダイオードモジュー
ル装置。
11. The laser diode module device according to claim 2, wherein the mask is provided on the laser output surface.
【請求項12】 レーザ出力面から射出されるレーザビ
ームは直線偏光であり、マスクはこのレーザビームとほ
ぼ同方向の偏光面を持つ偏光板である請求項1または2
のレーザダイオードモジュール装置。
12. A laser beam emitted from a laser output surface is linearly polarized light, and the mask is a polarizing plate having a plane of polarization substantially in the same direction as the laser beam.
Laser diode module device.
【請求項13】 レーザ媒質と、このレーザ媒質に対し
て励起光を照射する励起光源と、前記レーザ媒質の各端
面側にそれぞれ設けられた全反射鏡および出力鏡とを有
するレーザ発振器において、 前記励起光源として請求項1〜12のいずれかのレーザ
ダイオードモジュール装置を用いることを特徴とするレ
ーザ発振器。
13. A laser oscillator comprising: a laser medium; an excitation light source for irradiating the laser medium with excitation light; and a total reflection mirror and an output mirror respectively provided on each end face side of the laser medium. 13. A laser oscillator using the laser diode module device according to claim 1 as an excitation light source.
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